JP2010253818A - ボード - Google Patents

Abstract

【課題】ケナフ茎部の芯部分を利用して、そのままの状態では機能性材料をボードに含有させることが困難であり、あるいは機能性材料の性能が低下してしまう場合であっても、機能性材料をその性能を損なうことなく含有させることが可能なボードを提供する。
【解決手段】ケナフ茎部の芯部分の粉砕物であるケナフコアに機能性材料を吸収させて得られた機能性材料含有ケナフコアを含有することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、ボードに関するものである。

ケナフは１年草であり、１年で高さ４〜５ｍにも成長する。そして光合成能力に優れており、その二酸化炭素吸収速度の速さから地球温暖化を防ぐエコ材料として近年注目を集めている。

ケナフ茎部の靭皮部分は強度のある長い繊維で形成されており、従来よりこの繊維を利用して穀物用袋やロープ等が作られている。また近年では、パルプとして紙の原料に用いられ、あるいは繊維板の材料として用いられる等、その利用方法は様々な形で展開されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２３３０７号公報

しかしながら、ケナフ茎部の芯部分は、比重が０．１程度と小さく、スポンジのような多孔質であり、繊維が短く強度も弱いため、利用価値に乏しく廃却されることが多いのが現状である。そのため、ケナフ茎部の芯部分の特徴を活かした利用方法が要望されている。

ところで、蓄熱材料や吸放湿材料のような機能性材料を基材に内添して基材を用いたボード等の高機能化を図ることが従来より行われているが、この場合、機能性材料をそのままの状態で用いることが困難であったり、機能性材料をそのままの形で用いると性能が低下したりすることがある。

例えば、潜熱による蓄熱材料として用いられるパラフィンを基材のコンクリートに内添できれば、コンクリートの蓄熱性を高めることができるが、コンクリートが融点以上の温度に加熱されると、溶解したパラフィンはコンクリートから染み出してしまう。

また、珪藻土、シリカゲル、活性炭等の吸放湿材料を、石膏ボードや木質ボード等の基材に内添して調湿機能を付与する場合、吸放湿材料をそのまま基材に内添すると吸放湿材料の周囲を基材や樹脂バインダーが被覆してしまい吸放湿材料の吸放湿性能を阻害してしまう。

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、ケナフ茎部の芯部分を利用して、そのままの状態では機能性材料をボードに含有させることが困難であり、あるいは機能性材料の性能が低下してしまう場合であっても、機能性材料をその性能を損なうことなく含有させることが可能なボードを提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。

第１に、本発明のボードは、ケナフ茎部の芯部分の粉砕物であるケナフコアに機能性材料を吸収させて得られた機能性材料含有ケナフコアを含有することを特徴とする。

第２に、上記第１のボードにおいて、機能性材料含有ケナフコアを基材に内添させて成形したものであることを特徴とする。

第３に、上記第１のボードにおいて、機能性材料含有ケナフコアと樹脂バインダーとの混合物を成形したものであることを特徴とする。

第４に、上記第１ないし第３のいずれかのボードにおいて、機能性材料が蓄熱材料であることを特徴とする。

第５に、上記第１ないし第３のいずれかのボードにおいて、機能性材料が吸放湿材料であることを特徴とする。

上記第１ないし第３の発明によれば、ケナフ茎部の芯部分が低比重の多孔質であることから液体を吸収し易い性質を利用し、その粉砕物であるケナフコアに機能性材料を吸収させて、ケナフコアに含有させている。この機能性材料含有ケナフコアを用いることで、そのままの状態では機能性材料をボードに含有させることが困難であり、あるいは機能性材料の性能が低下してしまう場合であっても、機能性材料をその性能を損なうことなく含有させることができる。

上記第４の発明によれば、機能性材料として蓄熱材料を用いることで、ボードが蓄熱材料の融点以上の温度に加熱された場合であっても、溶融した蓄熱材料はケナフコア内に保持されて外部に染み出すことがないため、上記第１ないし第３の発明の効果に加え、蓄熱材料をボードに含有させて蓄熱性能を発揮させることができる。

上記第５の発明によれば、機能性材料として吸放湿材料を用いることで、吸放湿材料は多孔質のケナフコア内に保持されるため、吸放湿材料の周囲をボードの基材や樹脂バインダーが被覆して吸放湿材料の吸放湿性を阻害することがなく、上記第１ないし第３の発明の効果に加え、吸放湿材料をボードに含有させて吸放湿性能を発揮させることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明に用いられるケナフコアは、ケナフ茎部の芯部分を粉砕して得たものであり、例えば、ケナフ茎部から靭皮部分を分離し取り除いて得たケナフ茎部の芯部分を粉砕して得ることができる。ケナフ茎部から靭皮部分を分離する際には、例えば、従来から行われているレッティングによる方法を用いることができる。

ケナフ茎部の芯部分を粉砕する際には、粉砕機等を用いて行うことができ、例えば、木材用またはゴム・樹脂用に一般に用いられている粉砕機で簡便に粉砕することができる。

また、予めケナフ茎部ごと粉砕機で処理し、その後に繊維状の靭皮部分から芯部分を選別するようにしてもよい。

粉砕物であるケナフコアの粒径は、目的に応じて適当な大きさに調整することが望ましい。例えば、ケナフ茎部の芯部分を粉砕した後、ふるい等を用いて分級することでケナフコアの粒径を調整することができる。

ケナフコアは、比重が通常は０．２以下である。

本発明では、このようにして得られたケナフコアに機能性材料を吸収させ、ペレット状の機能性材料含有ケナフコアを作製する。ケナフコアに機能性材料を吸収させる際には、固体の機能性材料を加熱溶融しまたは微粒子の機能性材料を液体に分散させることにより液状とした状態で吸収させる。

機能性材料として蓄熱材料、例えばパラフィンを用いることで、蓄熱性能が付与されたケナフコアを得ることができる。パラフィンは常温で固体のものを用い、ケナフコアにパラフィンを吸収させる際には、パラフィンを加熱溶融し液体にした状態で行う。

ケナフコアのパラフィン吸収率は、通常２５０質量％程度であり、ケナフコアが吸収可能な量以上にパラフィンを添加すると、パラフィン含有ケナフコアを含有させた本発明のボードがパラフィンの融点以上に温度上昇したときに液体となったパラフィンを吸収できなくなる。この点および蓄熱性能を確保することも考慮すると、ケナフコアへのパラフィンの吸収量は、好ましくは２００〜２３０質量％である。

また、機能性材料として吸放湿材料を用いることで、吸放湿性能が付与されたケナフコアを得ることができる。吸放湿材料としては、例えば、珪藻土、シリカゲル、活性炭、ゼオライト、活性白土、樹脂微粒子等が挙げられる。これらは微粒子であるため、ケナフコアに微粒子の吸放湿材料を吸収させる際には、水等の液体に分散させることにより液状とした状態で吸収させる。例えば、レーザ回折・散乱法による平均粒子径が１μｍ以下の吸放湿性アクリル系微粒子の分散液が好適に用いられる。

ケナフコアへの吸放湿材料の吸収量は、吸放湿材料の種類にもよるが、吸放湿性能を得る点からはケナフコアが吸収可能な許容範囲内においてできる限り多量に吸収させることが望ましい。

こうして得られた機能性材料含有ケナフコアを基材に内添し成形することにより、蓄熱性能や吸放湿性能等の機能が付与されたボードを得ることができる。基材としては、例えば、石膏ボード等の無機ボードの成形材料、パーティクルボードや繊維板等の木質ボードの成形材料等が挙げられる。

機能性材料含有ケナフコアを基材に内添する方法は、基材の種類に応じて適宜のものとすることができるが、例えば、機能性材料含有ケナフコアを２枚の基材間に挟み込む方法、その他基材への混合、含浸等による方法が挙げられる。

機能性材料含有ケナフコアとしてパラフィン含有ケナフコアを用いる場合、その基材への配合量は、基材の種類にもよるが、好ましくは基材１００質量部に対して１０〜５０質量部である。配合量が少な過ぎると蓄熱性能が得られない場合がある。一方、配合量が多過ぎると基材の強度物性を低下させる場合がある。

機能性材料含有ケナフコアを内添した基材は、基材の種類に応じて、例えば、基材単独による通常の場合と同様の手段により成形してボードとすることができる。

また、機能性材料含有ケナフコアと樹脂バインダーとを混合し、この混合物を成形することによっても、蓄熱性能や吸放湿性能等の機能が付与されたボードを得ることができる。この場合には、樹脂バインダーにより接着された機能性材料含有ケナフコアからなるボードを得ることができる。

樹脂バインダーとしては、機能性材料含有ケナフコアを接着して成形することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂等の、各種の熱硬化性樹脂バインダーやエマルジョン樹脂バインダー等を用いることができる。

樹脂バインダーの配合量は、好ましくは機能性材料含有ケナフコア１００質量部に対して１０〜５０質量部である。配合量が少な過ぎると成形後の形状保持が困難になる場合がある。一方、配合量が多過ぎると性能が発現しない場合がある。

機能性材料含有ケナフコアと樹脂バインダーとの混合物は、樹脂バインダーの種類等に応じて、適宜の温度、圧力、時間等の条件にて成形してボードとすることができる。

本発明のボードは、蓄熱性能や吸放湿性能等の機能が付与されていることから、例えば、床材・壁材・天井材等の建築部材、扉部材、巾木・廻り縁等の造作部材、家具用材料等の幅広い分野で好適に用いることができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
＜実施例１＞
ケナフ茎部から靭皮部分を分離し取り除いて得たケナフ茎部の芯部分を汎用の粉砕機（オリエント粉砕機ＶＭ−５０、（株）セイシン企業製）を用いて粉砕し、次いで粉砕物を目開き３ｍｍのふるいを通過させて分級し、ケナフコアを得た。

市販のパラフィンワックス（融点５４．４℃（１３０°Ｆ））をカップに入れて７０℃の湯せんにより液体とし、その中に上記のケナフコアを添加し攪拌してパラフィンをケナフコアに吸収させ、その後常温下で放置しパラフィン含有ケナフコアを得た。なお、ケナフコアとパラフィンとの配合比率はケナフコア１００質量部に対してパラフィンが２３０質量部になるように調整した。

一方、１枚当たりの目付け量９００ｇ／ｍ²のケナフ繊維マットに、ケナフ繊維マット１００質量部に対して固形分量で２５質量部のフェノール樹脂を含浸、乾燥し、２枚の樹脂含浸マットを得た。

そして２枚の樹脂含浸マットの間に上記のパラフィン含有ケナフコアを挟み込み、熱盤を用いたプレスにより、圧力３５ｋｇ／ｃｍ³、温度１７０℃、時間５分間の条件で熱圧成形し、厚み３．０ｍｍのボードを得た。このときパラフィン含有ケナフコアの添加量は樹脂含浸マット１００質量部に対して１０質量部になるように調整した。
＜実施例２＞
実施例１で作製したパラフィン含有ケナフコアに、樹脂バインダーとして、パラフィン含有ケナフコア１００質量部に対して固形分量で２５質量部の酢酸ビニル樹脂を混合した。得られた混合物を圧力１０ｋｇ／ｃｍ³、時間４０分間の条件で冷圧して接着、成形し、厚み１５ｍｍ、密度４００ｋｇ／ｍ³のボードを得た。
＜実施例３＞
ケナフ茎部から靭皮部分を分離し取り除いて得たケナフ茎部の芯部分を汎用の粉砕機（オリエント粉砕機ＶＭ−５０、（株）セイシン企業製）を用いて粉砕し、次いで粉砕物を目開き３ｍｍのふるいを通過させて分級し、ケナフコアを得た。

吸放湿材料のアクリル系微粒子（タフチックＨＵ、日本エクスラン工業（株）製）を２０質量％含有するアクリル樹脂を用い、アクリル系微粒子をケナフコアに吸収させて吸放湿材料含有ケナフコアを得た。なお、ケナフコア１００質量部に対してアクリル樹脂２３０質量部を含浸させてアクリル系微粒子を吸収させた。

一方、１枚当たりの目付け量２７００ｇ／ｍ²のケナフ繊維マットに、ケナフ繊維マット１００質量部に対して固形分量で２５質量部のフェノール樹脂を含浸、乾燥し、２枚の樹脂含浸マットを得た。

そして２枚の樹脂含浸マットの間に上記の吸放湿材料含有ケナフコアを挟み込み、熱盤を用いたプレスにより、圧力３５ｋｇ／ｃｍ³、温度１７０℃、時間５分間の条件で熱圧成形し、厚み９．０ｍｍのボードを得た。このとき吸放湿材料含有ケナフコアの添加量は樹脂含浸マット１００質量部に対して４０質量部になるように調整した。
＜実施例４＞
実施例３で作製した吸放湿材料含有ケナフコアに、樹脂バインダーとして、吸放湿材料含有ケナフコア１００質量部に対して固形分量で２５質量部の酢酸ビニル樹脂を混合した。得られた混合物を、熱盤を用いたプレスにより、圧力３５ｋｇ／ｃｍ³、温度１７０℃、時間５分間の条件で熱圧成形し、厚み１５ｍｍ、密度４００ｋｇ／ｍ³のボードを得た。
＜比較例１＞
目付け量１８００ｇ／ｍ²のケナフ繊維マットに、ケナフ繊維マット１００質量部に対して固形分量で２５質量部のフェノール樹脂を含浸、乾燥し、樹脂含浸マットを得た。

この樹脂含浸マットを、熱盤を用いたプレスにより、圧力３５ｋｇ／ｃｍ³、温度１７０℃、時間５分間の条件で熱圧成形し、厚み３．０ｍｍのボードを得た。
＜比較例２＞
目付け量５４００ｇ／ｍ²のケナフ繊維マットに、吸放湿材料のアクリル系微粒子（タフチックＨＵ、日本エクスラン工業（株）製）を２０質量％含有するアクリル樹脂を、ケナフ繊維マット１００質量部に対してアクリル樹脂が２５質量部となる量で含浸、乾燥し、樹脂含浸マットを得た。

この樹脂含浸マットを、熱盤を用いたプレスにより、圧力３５ｋｇ／ｃｍ³、温度１７０℃、時間５分間の条件で熱圧成形し、厚み９．０ｍｍのボードを得た。
[蓄熱性能の評価]
サンプルとして実施例１、２および比較例１のボードを用い、４５℃に加温した１００ｍｍ角のサンプルを２０℃の雰囲気下に置き、１０分間放置したときの温度変化を測定した。その結果を表１に示す。

表１より、実施例１、２のボードは比較例１のボードよりも温度低下が緩慢であり、蓄熱性能が向上していることが分かる。また、実施例２のボードは実施例１のボードに比べてパラフィンの含有量が多いため、その分蓄熱性能が高くなった。
[吸湿性能の評価]
サンプルとして実施例３、４および比較例２のボードを用い、２３℃、５０％ＲＨで養生したサンプルを２３℃、７５％ＲＨの雰囲気に２４時間放置した後、ボードの吸湿量を測定した。その結果を表２に示す。

表２より、実施例３のボードと比較例２のボードは吸放湿材料のアクリル系微粒子をほぼ等量含有しているが、アクリル系微粒子をケナフコアに吸収させた実施例３のボードでは吸湿量が高くその性能を効率的に発揮させることができた。また、実施例４のボードは実施例３のボードに比べてアクリル系微粒子の含有量が多いため、その分吸湿量も高くなった。

Claims (5)

1. ケナフ茎部の芯部分の粉砕物であるケナフコアに機能性材料を吸収させて得られた機能性材料含有ケナフコアを含有することを特徴とするボード。
2. 機能性材料含有ケナフコアを基材に内添させて成形したものであることを特徴とする請求項１に記載のボード。
3. 機能性材料含有ケナフコアと樹脂バインダーとの混合物を成形したものであることを特徴とする請求項１に記載のボード。
4. 機能性材料が蓄熱材料であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項に記載のボード。
5. 機能性材料が吸放湿材料であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項に記載のボード。